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- 2021-05-13 发布
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第四节 难溶电解质的溶解平衡
1.了解溶解平衡的定义及影响因素。
2.掌握沉淀的溶解和转化的条件及应用。
3.了解溶度积及其有关计算。
梳理基础
一、溶解平衡
1.定义。
在一定温度下,当沉淀的________和________速率相等时,固体质量、离子浓度不变的状态。
2.溶解平衡的建立。
溶解
固体溶质 溶液中的溶质
沉淀
(1)v溶解____v沉淀,固体溶解。
(2)v溶解____v沉淀,溶解平衡。
(3)v溶解____v沉淀,析出晶体。
3.溶解平衡的特征。
4.电解质在水中的溶解度。
20 ℃时,电解质在水中的溶解度与溶解性存在如下关系:
二、沉淀溶解平衡常数——溶度积
1.表达式。
对于溶解平衡MmAn(s)mMn+(aq)+nAm-(aq),Ksp=____________。
2.意义。
溶度积(Ksp)反映了物质在水中的________。
3.影响因素。
溶度积常数只与难溶性电解质的性质和________有关,而与沉淀的量和溶液中离子的浓度无关。
4.溶度积规则。
某难溶电解质的溶液中任一情况下的离子浓度乘积Qc(离子积)与Ksp的关系。
三、沉淀溶解平衡的应用
1.沉淀的溶解与生成。
在难溶电解质溶液中,当Qc>Ksp时,就会______。当Qc<Ksp时,就会__________。
(1)沉淀的生成。
①用氨水除NH4Cl中的FeCl3杂质,离子方____________。
②用Na2S沉淀Cu2+,离子方程式为__________________。
③用H2S沉淀Hg2+,离子方程式为___________________。
(2)沉淀的溶解。
①CaCO3溶于盐酸,离子方程式为___________________。
②FeS溶于稀盐酸,离子方程式为___________________。
③Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液,离子方程式为____________。
2.沉淀的转化。
沉淀转化的实质是____________________,通常一种沉淀可以转化为更难溶的沉淀,这两种难溶物的________________,这种转化趋势就越明显。
(1)CaSO4转化为CaCO3离子方程式为___________________。
(2)CuSO4溶液和ZnS转化为CuS的离子方程式为___________。
沉淀溶解平衡的应用问题
Ksp越小,物质的溶解度越小。由一种沉淀转化为另一种沉淀的过程,若难溶电解质类型相同,则Ksp较大的沉淀易转化为Ksp较小的沉淀。但要注意的是通过改变外界条件,利用勒夏特列原理,也可以使溶解度小的沉淀转化为溶解度大的沉淀。
答案:梳理基础
一、
1.沉积 溶解
2.(1)> (2)= (3)<
3.= > 一定 沉淀溶解平衡
二、
1.cm(Mn+)·cn(Am-)
2.溶解能力
3.温度
4.< = >
三、
1.有沉淀生成 使沉淀溶解
(1) ①3NH3·H2O+Fe3+===Fe(OH)3↓+3NH
②Cu2++S2-===CuS↓ ③H2S+Hg2+===HgS↓+2H+
(2) ①CaCO3+2H+===Ca2++CO2↑+H2O
②FeS+2H+===Fe2++H2S↑
③Mg(OH)2+2NH===Mg2++2NH3·H2O
2.沉淀溶解平衡的移动 溶度积差别越大 ①CaSO4+CO===CaCO3+SO ②Cu2++ZnS===CuS+Zn2+
判断正误
正确的打“√”,错误的打“×”。
1.相同温度下,将足量氯化银固体分别放入相同体积的①蒸馏水、②0.1 mol/L盐酸、③0.1 mol/L氯化镁溶液、④0.1 mol/L硝酸银溶液中,Ag+浓度:①>④=②>③( )
解析:氯化银是难溶电解质,溶液中c(Ag+)很小,所以④中Ag+浓度最大,而②和③中氯离子对AgCl的溶解平衡起抑制作用,且Cl-浓度越大,抑制作用越强,所以正确顺序为④>①>②>③,错误。
答案:×
2.在含有BaSO4沉淀的溶液中加入Na2SO4固体,c(Ba2+)增大( )
解析:加入Na2SO4固体后,溶液中c(SO)增大,使BaSO4的溶解平衡向左移动,c(Ba2+)减小,错误。
答案:×
3.向AgCl悬浊液中滴加Na2S溶液,白色沉淀变成黑色:2AgCl+S2-===Ag2S↓+2Cl-( )
解析:由于Ag2S比AgCl更难溶,向AgCl悬浊液中加入Na2S溶液可实现沉淀的转化,生成Ag2S沉淀,正确。
答案:√
4.AgCl在同浓度的CaCl2和NaCl溶液中的溶解度相同( )
解析:同浓度的CaCl2溶液的c(Cl-)是NaCl的两倍,它们对AgCl沉淀溶解平衡的抑制程度不同,错误。
答案:×
5.Ksp数值越大的难溶电解质在水中的溶解能力越强( )
解析:当化学式所表示的组成中阴、阳离子个数比相同时,Ksp越大的难溶电解质在水中的溶解能力越强,错误。
答案:×
6.在AgCl的澄清饱和溶液中,只要向其中加入NaCl溶液,一定会有沉淀生成( )
解析:若NaCl溶液很稀,不一定有AgCl沉淀析出,错误。
答案:×
1.下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是( )
A.反应开始时,溶液中各离子浓度相等
B.沉淀溶解达到平衡时,沉淀的速率和溶解的速率相等
C.沉淀溶解达到平衡时,溶液中溶质的离子浓度相等,且保持不变
D.沉淀溶解达到平衡时,如果再加入难溶性的该沉淀物,将促进溶解
解析:A项反应开始时,各离子的浓度没有必然的关系;C项沉淀溶解达到平衡时溶液中溶质的离子浓度保持不变,但不一定相等;D项沉淀溶解达到平衡时,如果再加入难溶性的该沉淀物,由于固体的浓度为常数,故平衡不发生移动。
答案:B
2.已知:Ksp(AgCl)=1.8×10-10 mol2·L-2,Ksp(AgI)=1.5×10-16 mol2·L-2,Ksp(Ag2CrO4)=2.0×10-12 mol3·L-3,则下列难溶盐的饱和溶液中,Ag+浓度大小顺序正确的是( )
A.AgCl > AgI > Ag2CrO4
B.AgCl > Ag2CrO4 > AgI
C.Ag2CrO4 > AgCl > AgI
D.Ag2CrO4 > AgI > AgCl
解析:因为AgCl和AgI的结构相似,由Ksp可知AgCl的c(Ag+)大于AgI的c(Ag+);AgCl中的c2(Ag+)=Ksp=1.8×10-10,Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)+CrO(aq)的Ksp=c2(Ag+
)·c(CrO)=c3(Ag+)=2.0×10-12,所以Ag2CrO4中的c(Ag+)大于AgCl中的c(Ag+)。
答案:C
3.下列液体均处于25 ℃,有关叙述正确的是( )
A.25 ℃时,在Mg(OH)2的悬浊液中加入少量的NH4Cl固体,c(Mg2+)不变
B.向浓度均为0.1 mol·L-1的MgCl2、CuCl2混合溶液中逐滴加入少量氨水,先生成Cu(OH)2沉淀,说明Ksp[Cu(OH)2]<Ksp[Mg(OH)2]
C.AgCl在同浓度的CaCl2和NaCl溶液中的溶解度相同
D.在Na2S溶液中加入AgCl固体,溶液中c (S2-)增大
解析: NH4Cl水解显酸性,使Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq)平衡向右移动,c(Mg2+)增大,A错误;CaCl2中的c(Cl-)是NaCl溶液中c(Cl-)的2倍,所以AgCl在CaCl2溶液中的溶解度小,C错误;因为Ag2S的溶度积常数远远小于AgCl的,所以在Na2S溶液中加入AgCl固体,AgCl会转化为Ag2S,消耗S2-,c(S2-)减小。
答案: B
4.已知25 ℃时,CaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示,向100 mL该条件下的CaSO4饱和溶液中加入400 mL 0.01 mol·L-1 Na2SO4溶液,下列叙述正确的是( )
A.溶液中析出CaSO4固体沉淀,最终溶液中c(SO)比原来的大
B.溶液中无沉淀析出,溶液中c(Ca2+)、c(SO)都变小
C.溶液中析出CaSO4固体沉淀,溶液中c (Ca2+)、c(SO) 都变小
D.溶液中无沉淀析出,但最终溶液中c(SO)比原来的大
解析:本题是一道考查沉淀溶解平衡的图像题。由题意知,Ksp(CaSO4)=c(Ca2+)·c(SO)=3.0×10-3×3.0×10-3=9×10-6,CaSO4饱和溶液中c(Ca2+)=c(SO)=3.0×10-3 mol·L-1。加入400 mL 0.01 mol·L-1 Na2SO4溶液后,c(Ca2+)==6×10-4 mol·L-1,c(SO)==8.6×10-3 mol·L-1,Qc=c(Ca2+)·c(SO)=6×10-4×8.6×10-3=5.16×10-6<Ksp,所以没有沉淀(CaSO4固体)析出,但溶液中c(SO)变大了,c(Ca2+)变小了,故只有D项正确。
答案:D
5.(1)用于电解的食盐水需先除去其中的Ca2+、Mg2+、SO等杂质。除杂操作时,往粗盐水中先加入过量的________(填化学式),至沉淀不再产生后,再加入过量的Na2CO3和NaOH,充分反应后将沉淀一并滤去。经检测发现滤液中仍含有一定量的SO,其原因是_________________________________________[已知:Ksp(BaSO4)= 1.1 ×10-10 ,Ksp(BaCO3)= 5.1 ×10-9]
(2)为分析某铜合金的成分,用酸将其完全溶解后,用NaOH溶液调节pH,当pH=3.4时开始出现沉淀,分别在pH为7.0、8.0时过滤沉淀。结合下图信息推断该合金中除铜外一定含有__________。
(3)已知25 ℃时Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20。在25 ℃下,向浓度均为0.1 mol·L-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水,先生成________沉淀(填化学式),生成该沉淀的离子方程式为________________________。
解析:(1)根据提纯的流程可知,先加入的试剂是除去杂质SO,在不引入新的杂质的前提下,滴加的试剂是BaCl2。根据所给Ksp(BaSO4)= 1.1 ×10-10和Ksp(BaCO3)=5.1×10-9,二者相差不大,又由于溶液中存在大量的CO,所以会导致BaSO4(s)转化为BaCO3(s),这时溶液中就出现了SO。(2)用酸完全溶解某铜合金,此处所用酸应是稀硝酸,所得溶液用NaOH溶液调节pH,当pH=3.4时才开始出现沉淀,从图中信息可知该合金中一定含有Al,不含Fe;分别在pH为7.0、8.0时过滤沉淀,从图中信息来看,该合金还含有Ni。(3)因为Ksp[Cu(OH)2]<Ksp[Mg(OH)2],所以先生成Cu(OH)2沉淀。
答案:(1)BaCl2 根据所给Ksp(BaSO4)= 1.1 ×10-10和Ksp(BaCO3)=5.1 ×10-9,二者相差不大,又由于溶液中存在大量的CO,所以会导致BaSO4(s)转化为BaCO3(s),这时溶液中就出现了SO
(2)Al、Ni
(3)Cu(OH)2 Cu2++2NH3·H2O===Cu(OH)2↓+2NH